Курс Алюминиевые сплавы и области их применения. Финансово-экономические

производственного предприятия» Часть 1. Свойства и области применения алюминиевых сплавов

Чеверикин Владимир Викторович НИТУ «МИСиС»

Вставьте картинку

слитков.

Технологии получения деформированных полуфабрикатов.
Термическая обработка деформированных
полуфабрикатов

алюминиевых сплавов?
Чем прокатка отличается от прессования?
Что такое горячая деформация?
Как меняется

структура слитка при обработке давлением?
Почему происходит наклеп при холодной деформации?
Что такое рекристаллизация?
Какая структура формируется при дорекристаллизационном отжиге?
Как влияет режим отжига на структуру холоднодеформированного алюминия и его сплавов?
Что такое промежуточный отжиг?
Что такое диаграмма структурных состояний и как ее можно использовать на практике?
Как влияет температура отжига на прочность и пластичность холоднокатаных листов?
Как отличаются процессы, идущие в деформированных полуфабрикатах при изотермической выдержке перед закалкой, от этих процессов в отливке?
При какой термообработке в деформированном полуфабрикате можно получить наноструктуру?

металлов давлением
-Прокатка
-Прессование
-Ковка
-Штамповка
Термическая обработка деформированных полуфабрикатов
-Отжиг
-Закалка и старение

распределительная коробка,
4 - плавающая чаша,
5 - коллектор, 6-направляющий
конус, 7 -

поддон

перед обработкой давлением и свойств деформированных полуфабрикатов

- Производство слитков методом

полунепрерывного литья

- Процессы, идущие во время гомогенизации
Главные процессы: растворение неравновесных фаз кристаллизационного происхождения (см. материалы по закалке отливок), изменение фазового состава и морфологии частиц нерастворимых фаз

- Гетерогенизационный отжиг после гомогенизации или регулируемое охлаждение после изотермической выдержки
Главный процесс: распад (Al) с образованием вторичных выделений с оптимальным размером и морфологией

сплава 6063
Литое состояние – видны иглы
β(Al5FeSi)-фазы (СЭМ) →
низкая технологическая
пластичность
После

гомогенизации при 600 0С –
видны компактные частицы
α(Al8Fe2Si)-фазы (СЭМ) →
высокая пластичность при ОМД
(скоростное прессование)

после их термообработки по разным режимам
*Режим 1 — слитки

охлаждены на воздухе с температуры гомогенизации;
режим 2 — после гомогенизации применен гетерогенизационный отжиг.

через отверстие в матрице или экструзия,
в - объемная штамповка,

г - волочение через фильеру,
д - открытая ковка и е - листовая штамповка

фольги:
горячая прокатка заготовки → холодная прокатка в рулон→ отжиг

теплая - между комнатной и  0,5-0,6 Тпл
горячая- выше

0,5-0,6 Тпл
напряжение течения 
скорость деформации
 =A exp(B /kТд )exp(-Q/ kТд ),
где А и B - константы, определяемые структурой; k - константа Больцмана; Q - энергия активации горячей деформации

кристаллов матрицы;

возникновение кристаллографической текстуры в матрице и строчечности в расположении

частиц избыточных фаз;

изменение внутренней структуры кристаллитов (повышение плотности дислокаций), вызывающее
упрочнение (наклеп)

давлением после рекристаллизации

полосы, ПП – переходные полосы,
ПС – полоса сдвига,
R

– направление прокатки, N – нормаль к плоскости прокатки

Субзеренная структура
в прессованном прутке

Строчечность в фольге
из сплава 8011

снижает концентрацию вакансий, меняет физические и почти не меняет механические

свойства (например, повышает электропроводность) – используется редко

Возврат (полигонизация) – идет при более высоких температурах, снижает плотность дислокаций, формирует полигонизованную (субзеренную) структуру, несколько снижает прочность и повышает пластичность – используется часто

счет деформированной матрицы

Собирательная рекристаллизация – рост одних зерен за счет

других, более мелких рекристаллизованных зерен

Температура начала рекристаллизации

Размер рекристаллизованного зерна

Изменение свойств при рекристаллизационном отжиге

Промежуточный и окончательный отжиг

растяжения на 10 %
370
310
325
350

см. предыдущий слайд,
-степени, температуры и скорости деформации перед отжигом.
Минимальная

Тн.р. после сильной деформации (более 60%) и времени отжига 1-2 ч – температурный порог рекристаллизации Тп.р.

Тн.р. сильно зависит от концентрации примесей и легирующих элементов, количества и размера частиц избыточных фаз

для особо чистых металлов Тн.р.=0,5-0,6 Тпл – для твердых растворов Тн.р.Tпл- в

гетерофазных (спеченных) материалах

отжига в течение 1 ч
1AA
1 -
1 - Al

A7; 2 – Al+1,2%Zn

3 - Al+0,6%Mn; 4 – Al+0,55% Fe

при двух температурах
Т2
Т2>T1
Т1

температуры и скорости деформации при осадке
1 - рекристаллизации нет;
2-

полная рекристаллизация;
3- рекристаллизация начинается после деформации;
4- смешанная структура

выдержка 1-2 ч и быстрое охлаждение

Основной процесс при нагреве под

закалку деформированных полуфабрикатов – растворение вторичных выделений фаз, образуемых основными легирующими элементами, для получения максимальной легированности (Al) и сильного дисперсионного упрочнения при старении

Старение – закономерности те же, что при старении отливок

критической, т.е. минимальной скорости, при которой еще не идет распад

пересыщенного твердого раствора (Al).

Глубина прокаливаемости:
- расстояние от поверхности до слоя, где начался распад матричного твердого раствора (изменились свойства),
- критический диаметр - максимальный диаметр прутка,
при котором прокаливаемость сквозная

больше легированность, тем неустойчивее раствор)
- структуры перед закалкой (чем больше

дефектов, тем устойчивее раствор)
- наличия частиц избыточных фаз (эти частицы уменьшают устойчивость раствора)
- от диффузионной подвижности атомов компонентов твердого раствора (чем больше их подвижность, тем менее устойчив раствор)

- при распаде (Al),
- при внутреннем окислении, науглероживании и

др.
Интенсивная пластическая деформация - получение нанокристаллического зерна в (Al) - РКУП (равноканальное угловое прессование) - КГД (кручение под гидростатическим давлением) - механическое легирование - винтовая прокатка и др. виды ОМД с очень
большими степенями деформации

пористости слитка
-трещины из-за несплошностей в слитке
Дефекты, возникающие при обработке давлением
-поверхностные

трещины
-наслоения, поверхностные пузыри, плены
-утяжины (при прессовании)
Дефекты термической обработки
-пережог
-неполная закалка
-несквозная прокаливаемость